CN105482394A - 一种可降解高导电率的3d打印耗材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可降解高导电率的3D打印耗材及其制备方法，包括以下步骤：a、准备所需原料；b、制备聚苯胺/碳纳米管复合材料；c、通过混炼机对原料进行混炼；d、将混炼所得的混合物加入模具中进行热压，热压完成后冷却至室温即可得到所需导电塑料。本发明结构合理，操作简单，本发明结构合理，操作简单，本方法所得的导电塑料通过聚丙烯、PCL和聚苯胺/碳纳米管导电颗粒的结合，电导率高，具有优异的拉伸强度，同时，制备的导电塑料稳定好，降解性能好，力学性能方面有显著的提高，而且降低了生产成本，提高了导电塑料的性能，可广泛用于电子、抗静电、屏蔽材料领域中。

Description

一种可降解高导电率的3D打印耗材及其制备方法
技术领域
本发明涉及导电塑料领域，具体为一种可降解高导电率的3D打印耗材及其制备方法。
背景技术
导电塑料是由导电性物质与塑料基体以一定方式复合而成的功能性高分子材料。这类材料可广泛用作防静电材料、电极材料、发热体材料、电磁波屏蔽材料等，在抗静电、电路电子元器件、传感器、电磁屏蔽等领域有诸多应用。常用的导电填料可分为抗静电剂系、
金属系和碳系三大类。抗静电剂填充型导电塑料的电导率较低，为10-13-10-10S/cm，一般用作抗静电产品；金属填充型导电塑料主要用于电磁波屏蔽场合，使用的金属填料主要是银粉、镍粉和不锈钢纤维等，制品的电导率为101-103S/cm，电磁波屏蔽效果为30-60分贝。碳系填充型导电塑料的填充物主要是导电炭黑、石墨和碳纤维，制品的电导率在10-9-10-2S/cm间调节，完全可以满足导电材料的防静电、除静电需求。
随着导电材料的不断开发利用，对导电塑料电性能的要求越来越高，导电塑料用作发热体时，要求其电导率高于10-2S/cm。采用传统的导电填料如碳系填料制备导电塑料，虽具有价格低廉、原料来源广泛等显著优点，但是随着导电填料的填充量增加，填料与塑料基体相容性差，会影响基体塑料原有的力学性能，尤其对材料电导率有较高要求时这一问题显得更为突出。
在世界环境日益恶化的今天，使用后失去价值的塑料材料会对环境造成较大的污染，因此塑料材料的降解性能尤为重要。
因此，针对上述问题，本发明提出一种新的技术方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺简单，力学性能好的可降解高导率的导电塑料制备方法。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种可降解高导电率的3D打印耗材及其制备方法，包括以下步骤：
a、按以下重量份数准备所需原料，包括塑料基体40~80份，改性淀粉30-70份，聚丙烯15~25份，苯胺15~20份，碳纳米管5~10份，分散剂2~6份，助剂1~3份；
b、将上述组份的聚苯胺通过羧基化处理然后加入掺杂剂中，分散均匀后加入苯胺，然后再滴加氧化剂，温度控制在0~10℃，氧化剂滴加完成后继续搅拌1~2h，静置15~30min，最后通过抽滤、洗涤得到聚苯胺/碳纳米管复合材料；
c、将上述组份的塑料基体和聚丙烯加入混炼机中，混炼15~25min后，然后缓慢加入聚丙烯粉末，继续混炼30~40min，使其充分混合均匀，再缓慢加入聚苯胺/碳纳米管复合材料粉末，混炼25~35min，直至三组份都混炼完成；
d、将混炼所得的混合物加入模具中，然后通过硫化机中热压30~50min，温度控制在200~230℃，压强控制在12~15MPa，热压完成后冷却经耦合挤出即可得到所需导电塑料。
进一步地，所述塑料基体为PCL，分散剂为N，N-乙撑双硬脂酰胺。
进一步地，所述掺杂剂为盐酸溶剂，所述氧化剂为过硫酸铵。
进一步地，所述步骤c中，混炼过程温度控制在250~300℃。
进一步地，所述助剂包括相容剂、增韧剂和稳定剂。
进一步地，所述步聚b中，搅拌速度为80~100r/min。
本发明的有益效果是：本发明结构合理，操作简单，本方法所得的导电塑料通过聚丙烯、PCL和聚苯胺/碳纳米管导电颗粒的结合，电导率高，具有优异的拉伸强度，同时，制备的导电塑料稳定好，降解性能好，力学性能方面有显著的提高，而且降低了生产成本，提高了导电塑料的性能，可广泛用于电子、抗静电、屏蔽材料领域中。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步地说明。
实施例1
一种可降解高导电率的3D打印耗材及其制备方法，包括以下步骤：
a、按以下重量份数准备所需原料，包括PCL40份，改性淀粉30份，聚丙烯15份，苯胺15份，碳纳米管5份，N，N-乙撑双硬脂酰胺2份，助剂1份；
b、将上述组份的聚苯胺通过羧基化处理然后加入盐酸溶剂中，分散均匀后加入苯胺，然后再滴加过硫酸铵，温度控制在0℃，氧化剂滴加完成后继续搅拌1h，80r/min，静置15min，最后通过抽滤、洗涤得到聚苯胺/碳纳米管复合材料；
c、将上述组份的PCL和聚丙烯加入混炼机中，混炼15min后，然后缓慢加入聚丙烯粉末，继续混炼30min，使其充分混合均匀，再缓慢加入聚苯胺/碳纳米管复合材料粉末，混炼25min，直至三组份都混炼完成，温度控制在250℃；
d、将混炼所得的混合物加入模具中，然后通过硫化机中热压30~50min，温度控制在200~230℃，压强控制在12~15MPa，热压完成后冷却经耦合挤出即可得到所需导电塑料。
实施例2
一种可降解高导电率的3D打印耗材及其制备方法，包括以下步骤：
a、按以下重量份数准备所需原料，包括PCL60份，改性淀粉50份，聚丙烯20份，苯胺18份，碳纳米管8份，N，N-乙撑双硬脂酰胺4份，助剂2份；
b、将上述组份的聚苯胺通过羧基化处理然后加入盐酸溶剂中，分散均匀后加入苯胺，然后再滴加过硫酸铵，温度控制在5℃，氧化剂滴加完成后继续搅拌1.5h，90r/min，静置24min，最后通过抽滤、洗涤得到聚苯胺/碳纳米管复合材料；
c、将上述组份的PCL和聚丙烯加入混炼机中，混炼20min后，然后缓慢加入聚丙烯粉末，继续混炼35min，使其充分混合均匀，再缓慢加入聚苯胺/碳纳米管复合材料粉末，混炼30min，直至三组份都混炼完成，温度控制在280℃；
d、将混炼所得的混合物加入模具中，然后通过硫化机中热压30~50min，温度控制在200~230℃，压强控制在12~15MPa，热压完成后冷却经耦合挤出即可得到所需导电塑料。
实施例3
一种可降解高导电率的3D打印耗材及其制备方法，包括以下步骤：
a、按以下重量份数准备所需原料，包括PCL80份，改性淀粉60份，聚丙烯25份，苯胺20份，碳纳米管10份，N，N-乙撑双硬脂酰胺6份，助剂3份；
b、将上述组份的聚苯胺通过羧基化处理然后加入盐酸溶剂中，分散均匀后加入苯胺，然后再滴加过硫酸铵，温度控制在10℃，氧化剂滴加完成后继续搅拌2h，100r/min，静置30min，最后通过抽滤、洗涤得到聚苯胺/碳纳米管复合材料；
c、将上述组份的PCL和聚丙烯加入混炼机中，混炼25min后，然后缓慢加入聚丙烯粉末，继续混炼40min，使其充分混合均匀，再缓慢加入聚苯胺/碳纳米管复合材料粉末，混炼35min，直至三组份都混炼完成，温度控制在300℃；
d、将混炼所得的混合物加入模具中，然后通过硫化机中热压30~50min，温度控制在200~230℃，压强控制在12~15MPa，热压完成后冷却经耦合挤出即可得到所需导电塑料。
本发明结构合理，操作简单，本方法所得的导电塑料通过聚丙烯、PCL和聚苯胺/碳纳米管导电颗粒的结合，电导率高，具有优异的拉伸强度，同时，制备的导电塑料稳定好，降解性能好，力学性能方面有显著的提高，而且降低了生产成本，提高了导电塑料的性能，可广泛用于电子、抗静电、屏蔽材料领域中。
以上所述，仅是本发明的实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种可降解高导电率的3D打印耗材及其制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、按以下重量份数准备所需原料，包括塑料基体40~80份，改性淀粉30-70份，聚丙烯15~25份，苯胺15~20份，碳纳米管5~10份，分散剂2~6份，助剂1~3份；
b、将上述组份的聚苯胺通过羧基化处理然后加入掺杂剂中，分散均匀后加入苯胺，然后再滴加氧化剂，温度控制在0~10℃，氧化剂滴加完成后继续搅拌1~2h，静置15~30min，最后通过抽滤、洗涤得到聚苯胺/碳纳米管复合材料；
c、将上述组份的塑料基体、改性淀粉和聚丙烯加入混炼机中，混炼15~25min后，然后缓慢加入聚丙烯粉末，继续混炼30~40min，使其充分混合均匀，再缓慢加入聚苯胺/碳纳米管复合材料粉末，混炼25~35min，直至三组份都混炼完成；
d、将混炼所得的混合物加入模具中，然后通过硫化机中热压30~50min，温度控制在200~230℃，压强控制在12~15MPa，热压完成后冷却经耦合挤出即可得到所需导电塑料。
2.根据权利要求1所述一种可降解高导电率的3D打印耗材及其制备方法，其特征在于：所述塑料基体为PCL，分散剂为N，N-乙撑双硬脂酰胺。
3.根据权利要求1所述一种可降解高导电率的3D打印耗材及其制备方法，其特征在于：所述掺杂剂为盐酸溶剂，所述氧化剂为过硫酸铵。
4.根据权利要求1所述一种可降解高导电率的3D打印耗材及其制备方法，其特征在于：所述步骤c中，混炼过程温度控制在250~300℃。
5.根据权利要求1所述一种可降解高导电率的3D打印耗材及其制备方法，其特征在于：所述助剂包括相容剂、增韧剂和稳定剂。
6.根据权利要求1所述一种可降解高导电率的3D打印耗材及其制备方法，其特征在于：所述步聚b中，搅拌速度为80~100r/min。
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CN109575440A (zh) * 2018-12-12 2019-04-05 上海金发科技发展有限公司 一种可用于3d打印的抗静电聚烯烃复合材料及其制备方法

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